Schall- und Erschütterungsschutz im Schienenverkehr

Transkript

1 Schall- und Erschütterungsschutz im Schienenverkehr Grundlagen der Schall- und Schwingungstechnik- Praxisorientierte Anwendung von Schall- und Erschütterungsschutzmaßnahmen Dr.-Ing. Friedrich Krüger Dipl.-Ing. Hans-Peter Grütz Prof. Dr.-Ing. Markus Hecht Dipl.-Ing. Wolfgang Hendlmeier Dr.-Ing. Georg Hölzl Dipl.-Phys. Thomas Jaquet Dipl.-Ing. Michael Jäcker Dipl.-Ing. Alexander Repczuk 2., überarbeitete Auflage Mit 244 Bildern und 99 Tabellen Kontakt & Studium Band 565 Herausgeber: Prof. Dr.-Ing. Dr.h.c. Wilfried J. Bartz Dipl.-Ing. Elmar Wippler experttqjverlag

2 Inhaltsverzeichnis Autorenvorwort Einheiten 1 Einführung Problemstellung Forschung Überblick Projekte Betroffenheiten Überblick Schienenbonus Erschütterungen Wirtschaftlicher Faktor Literatur zu Kapitel Physikalische Grundlagen Einführung in die Schwingungslehre Periodische Schwingungen Schwingungsüberlagerung Überlagerung gleicher Frequenzen Überlagerung ungleicher Frequenzen Darstellung von Schwingungen Elemente eines Schwingungssystems Freie gedämpfte Schwingungen Gedämpfte erzwungene Schwingungen Nichtperiodische und stochastische Schwingungen Übertragungsfunktion und Modalanalyse Grundlagen der Akustik und Wellenlehre Wellenarten und-ausbreitungsgeschwindigkeiten Eigenschaften von Wellen Schallfeldgrößen Beziehungen zwischen Körper- und Luftschall Grundlagen Sekundärschall Längenbezogener Schallleistungspegel 54

3 2.3 Literatur zu Kapitel Zitierte Literatur Allgemeine Literatuthinweise Normen und Richtlinien 65 3 Umgang mit Pegelwerten Einführung Schallpegelmaße Mittelungspegel Addition, Mittelung und Subtraktion von Pegeln Pegeladdition und Pegelmittelung Energetische Pegelsubtraktion Grafische Darstellung der energetischen Addition und Subtraktion Schallfeld- und Schwingungsgrößen Pegelrechnungen Pegel in der Schall- und Schwingungsmesstechnik Umrechnung von Pegelwerten Addition von Pegeln- Herleitung Literatur zu Kapitel Rechtsschutz der Anwohner vor Lärm und Erschütterungen des Schienenverkehrs Einleitung Beeinträchtigung der Bevölkerung durch Schienenverkehrslärm Beeinträchtigungen der Bevölkerung durch Erschütterungen des Schienenverkehrs Zielwerte des Schutzes vor Lärm- und Erschütterungen Grundsätzliche Strategien zum Schutz vor Schienenverkehrslärm in Deutschland Vorschriften zum Schutz der Bevölkerung vor Schienenverkehrslärm und -erschütterungen Verwaltungsrecht Verfassungs-und Privatrecht Vorschriften für die Geräuschemissionen von Schienenfahrzeugen Grenzwerte für den Hochgeschwindigkeitsverkehr Grenzwerte für den konventionellen Verkehr Lärmsanierung an Schienenwegen Das nationale Lärmsanierungsprogramm Die EU-Richtlinie zum Umgebungslärm 107

4 4.7 Schall- und Erschütterungsschutz im Planfeststellungsverfahren Grundsätzliches Die Umweltverträglichkeitsprüfung Prüfung auf Lärmvorsorgeansprüche nach 16. BlmSchV Allgemeine Hinweise für die schalltechnische Berechnung und Beurteilung Schalltechnische Berechnung und Beurteilung von Bahnen nach dem Personenbeförderungsgesetz ( Straßenbahnen") Erhöhung der Beurteilungspegel außerhalb des Baubereiches eines Verkehrsweges Schallschutzmaßnahmen am Gebäude Lärmsanierung Keine verbindliche Regelung der Lärmsanierung Gesamtlärmbelastung im Einwirkungsbereich eines neuen Verkehrsweges in eigentumsrechtlich kritischer Höhe Lärmbelastung beim erheblichen baulichen Eingriff zwar in eigentumsrechtlich kritischer Höhe, jedoch teilweise keine wesentliche Änderung" Schutz vor Erschütterungen und Körperschall Erschütterungen Körperschall Notwendige rechtliche Verbesserungen Lücken und Mängel im gegenwärtigen Regelwerk Vorschläge für eine sinnvolle und gerechte Regelung des Schutzes vor Straßen- und Schienenverkehrslärm Fazit Literatur zu Kapitel Gesetze, Verordnungen, Verwaltungsvorschriften, Richtlinien Fachaufsätze, Gutachten Gerichtsentscheidungen, Planfeststellungsbeschlüsse Anhänge Anhang 1 - Bundes-Immissionsschutzgesetz (BlmSchG) Anhang 2 - Verkehrslärmschutzverordnung (VLärmSchV) 16. BlmSchV Anhang 3 - Allgemeines Eisenbahngesetz Anhang 4 - Vierundzwanzigste Verordnung zur Durchführung des Bundes-Immissionsschutzgesetzes 136

5 Anhang 5 - Bürgerliches Gesetzbuch Anhang 6 - Grundgesetz für die Bundesrepublik Deutschland Messung von Schall und Erschütterungen Schallmessungen Bedeutung von Schallmessungen Schallpegelmesser Zusatzgeräte Umwelteinflüsse und allgemeine Vorgehensweise Messung von Schienenverkehrsgeräuschen Außengeräusche Innengeräusche Geräuschmessungen an stehenden Fahrzeugen Rundummessungen Nachhallzeit Schalldämmung Intensitätsmessungen Längenbezogener Schallleistungspegel Schwingungsmessungen Bedeutung von Schwingungsmessungen Bodenkennwerte Mess- und Bewertungsvorschriften Terzberechnung aus Schmalbandspektren Literatur zu Kapitel 5 Schall- und Schwingungsanregung beim Schienenverkehr Schallanregung Rad-/Schiene-Bereich Rollgeräusche Stoßgeräusche Kurvengeräusche Sonstige Geräusche Schwingungsanregung Literatur zu Kapitel 6 Schwingungsminderung im Schienenverkehr Grundlagen Minderung der Anregung Elastische Laaerunaen im Oberbau

6 Einführung Einsatzbereiche und Ausbreitung von Schwingungen Wirkprinzipien Grundkonzepte und Ausführungsvarianten Verwendete Materialien Beispiele und Ausführungsvarianten Elastische Schienenlagerungen Elastische Schwellenlager Schotteroberbau mit Unterschottermatten Klassifizierung der Wirksamkeit Mess- und Rechenverfahren, Prognosen Masse-Feder-Systeme Einführung Masse Feder System auf Elastomerlager Vollflächige Lagerung Streifenlagerung Punktförmige Lagerung Ausführungsbeispiele Rechnerische Auslegungsparameter Masse-Feder-Systeme mit Stahlfedern Grundlagen Masse-Feder-System im U-Bahn-Tunnel Masse-Feder-System im oberirdischen Bereich Masse-Feder-System an einer Hochgeschwindigkeitsstrecke Masse-Feder-System für Vollbahnen an einer Normalstrecke Wirksamkeit und Messergebnisse Leichte Masse-Feder-Systeme Prinzip Theoretische Betrachtung Gleiskinematik Gleisdynamik Herstellung und Bauausführung Beispiel für ein Leichtes Masse-Feder-System Checkliste Berechnungsergebnisse Einbauten im Boden Elastische Lagerung von Gebäuden Allgemeines Auslegung der elastischen Gebäudelager Konstruktive Hinweise

7 7.7.4 Einsatz von Stahlfedern Einsatz von Elastomeren Literatur zu Kapitel Grundlagen der Schallminderung Grundlagen des Lärmarmen Konstruierens" Rad/Schiene und Oberbau - Nahverkehr Überblick Einflüsse auf den maximalen Vorbeifahrpegel Fahrzeuge - Aggregate und Dieselfahrzeuge Fahrzeuge, Schallquellen und Grenzwerte Standardbetriebszustände Sonderbetriebszustände Schallminderungsmaßnahmen Primäre Maßnahmen Sekundäre Maßnahmen Entwicklungsschritte für lärmarme Fahrzeuge Leitfaden für die Bestellung lärmarmer Fahrzeuge Schalldämmung Wagenkasten - Nahverkehr Überblick Einflüsse auf den Innenschallpegel Rekonstruktion von Straßenbahnfahrzeugen Einrichtungen an Haltestellen in Tunneln Kurvengeräusche Übersicht Radsatzzwangssteuerung Chemische Reibwertbeeinflussung Rad-/Schiene-Materialpaarung Absorber und Dämpfung Schienendämpfungselemente Asymmetrische Schienenprofile Sonstige Maßnahmen Literatur zu Kapitel Prüftechnik Überblick Schallschutz - Richtlinie Schall Erschütterungsschutz-DIN Prüfstandsversuche Luftschall Erschütterungen 308

8 Feldmessungen Schallemissionen Erschütterungsemissionen Prüftechnik aus chemisch/physikalischer Sicht Richtlinien und Vorschriften Prüfverfahren Statische Prüfungen Dynamische Prüfungen Dauerschwellprüfung Literatur zu Kapitel 9 Prognoseverfahren für Erschütterungen und Sekundärschall Einleitung Systemidentifikation Direktes Problem Entwurfsproblem Eingangsproblem Identifikationsproblem Beschreibung einzelner Verfahren Numerisch-mathematisches Verfahren Statistische Verfahren Analytisch-messtechnisches Verfahren Modelluntersuchungen Kenngrößenverfahren Ersatzerreger Vergleichende Betrachtung der Verfahren Zusammenhang verschiedener Immissionsgrößen Literatur zu Kapitel 10 Prognoseverfahren für Luftschall Deutschland Überblick Verkehrslärmschutzverordnung Richtlinie Schall 03:90 Beurteilungspegel Einflüsse auf dem Ausbreitungsweg und Bahnhöfe Durchführung einer schalltechnischen Untersuchung nach 16. BlmSchV Wesentliche Änderung Erheblicher baulicher Eingriff Vorgehensweise

9 Vorbemerkungen Emissionsberechnung Berechnung der Schallimmissionspegel Untersuchungsgebiet Beurteilung Schallschutzmaßnahmen Frankreich (TGV, CALSON) Österreich Großbritannien Verfahren 1: Verfahren 2: Niederlande Literatur zu Kapitel Bewertung von Erschütterungs- und Schallimmissionen Festlegung von Immissions-Anhaltswerten Auswirkung und Bewertung von Erschütterungen und Sekundärschall Anhaltswerte und Beurteilung Erschütterungen Körperschall und Sekundärschall Luftschall - Grenzwerte für Außengeräusche Anhaltswerte für Außengeräusche Schallpegelangaben in Lastenheften für Straßen- und U-Bahnen Fahrzeug-Außengeräusche Fahrzeug-Innengeräusche Literatur zu Kapitel Schall- und Erschütterungsfragen bei Eisenbahnen Einführung Messung von Schall und Erschütterungen Schallmessungen Erschütterungsmessungen Schall-und Schwingungsanregung im Fernverkehr Schallanregung Schwingungsanregung und-ausbreitung Schallschutzmaßnahmen am Fahrweg Überblick Glatte, riffelfreie Schienenfahrfläche 440

10 Verfahren des Besonders überwachten Gleises" Schallmesswagen Schienenfahrflächenmessgerät Weitere Maßnahmen zur Schallminderung Reduzierung des Rollgeräuschs mittels Schienenform und Schienenlagerung Schlupfriffeln auf geraden Streckenabschnitten durch Anfahrt von Zügen. Schlupfwellen in Kurven Schienenriffeln im geraden Gleis Reduzierung von Brückengeräuschen Bereich Rad/Schiene Einführung Die glatte Radlauffläche Radblenden Radabsorber Schalloptimiertes Rad Komponentenerprobungsträger Leiser Güterzug" Schallschutzwände und -wälle Grundlagen Wirkung Rangierbahnhöfe Körperschallminderungsmaßnahmen im Fernverkehr Tunnelstrecken Oberirdische Strecken Rad/Schiene-Simulations-Modelle zur Prognose von Luftschall und Körperschallimmissionen Erschütterungsbewertung Wahrnehmung von Erschütterungen Erschütterungsbewertung Beurteilung von Erschütterungen ohne Vorbelastung Beurteilung von Erschütterungen an bestehenden und im Bestand geschützten Bahnanlagen Schallbewertung Direkter Luftschall Sekundärer Luftschall Ausblick Literatur zu Kapitel

11 14 Begriffe, Normen und Datensammlung Begriffe Datensammlung Allgemeine Daten Messergebnisse - Erschütterungen und Admittanzen Schallpegel-Terzspektren - Beispiele Normen und Vorschriften DIN-Normen ISO/DIN ISO-Normen EU-Normen und Richtlinien VDI-Richtlinien Vorschriften der Deutschen Bahn AG Sonstige Vorschriften Literatur zu Kapitel Register 530 Die Autoren